给水排水管道系统 第五章 给水管网水力分析课件.ppt

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1、第五章给水管网水力分析5.1，给水管网水力分析基础5.2，给水管网的水力计算方法概述5.3，环状管网的流量初分配5.4，单定压节点树状管网水力分析5.1给水管网水力分析基础一，概念：在恒定流状态下，水力分析的数学含义就是解恒定流方程组，水力分析的工程意义就是已知给水管网部分水力参数，求其余水力参数。给水管网水力分析是解决给水管网设计、调度和管理等各种应用问题的理论基础。管网水力计算的任务是，在流量已分配的和管径已定基础上，求出各管段的实际流量，确定配水源的流量和水压，以及各节点的水压。5.1给水管网水力分析基础二，变量和参数1，未知量管网计算时需要求解的是管网各管段的流

2、量和水压，所以P个管段就有P个未知量。同时需要求解各节点的水压，J个未知量。2，已知量A，必须已知各管段的水力特性，包括管长、管径、管段摩阻系数等参数；B，节点流量与节点水压必须一个已知一个未知；C，必须至少有一个定压节点。5.1给水管网水力分析基础三，水力计算基础方程1，节点方程2，能量方程3，回路方程4，虚环方程5.1给水管网水力分析基础四，水力分析1，单水源环状网水力分析根据未知量数目可判断需要求解P个相互独立的方程，由基础方程可得到J个节点流量方程，L个环能量方程，因为节点流量方程是线性相关的，所以其独立的方程个数为J-1个。所以可列出独立方程J+L-1，即P个

3、。通过联立求解这两个方程组即可求得管段流量。但管网节点的水压高程不能确定，由于控制点的自由水压一般均有要求，而控制点的水压高程等于自由水压加上该节点地形高程，因为即可推求出其余节点的水压高程。5.1给水管网水力分析基础四，水力分析2，单水源树状网水力分析树状网环数为零，即L为零，所以通过求解节点方程组即可求得管段流量。节点水压求解如上。5.1给水管网水力分析基础四，水力分析3，多水源环状网水力分析多水源存在各水源之间的流量分配问题。应用虚环的概念，可将多水源管网转化为单水源管网。所谓虚环是将各水源与虚节点，用虚线连接成环。5.1给水管网水力分析基础四，水力分析3，多水源

4、环状网水力分析虚环的假设如下：A，在管网中增加一个虚节点，编号为零，该节点为虚定压节点，它供应整个管网的流量；其节点水头恒为零；B，从虚定压节点到每个水源设一条虚管段，并假设该管段将流量输送到水源，该管段无阻力，但设有一个泵站，泵站扬程为所关联水源节点水头；C，定压节点流量改由虚管段供应，其节点流量改为零，成为已知量，其节点水头假设为未知量。根据以上假设，可把多水源管网变化为单水源管网进行计算。5.2给水管网的水力计算方法概述一，计算方法的分类解环方程组法环状网在初步分配流量时，已经符合连续性方程，但在选定管径和求得管段水头损失后，每环往往不能满足或的要求。因此解环方程

5、的环状网计算过程，就是在按初步分配流量确定的管径的基础上，重新分配各管段的流量，反复计算直到同时满足连续性方程组和能量方程组时为止，这一计算过程称为管网平差。换言之，平差就是求解J-1个线性连续性方程组和L个非线性能量方程组，以得到P个管段的流量。一般情况下，不能用直接法求解非线性能量方程组，而必须用逐步近似法求解。解环方程组法解环方程法的基本思想：先进行管段流量初分配，使节点流量连续性条件得到满足，然后，在保持节点流量连续性不被破坏的条件下，通过施加环流量，设法使各环的能量方程得到满足。解环方程法有多种方法，现在最常用的解法是哈代-克罗斯法。解节点方程组法解节点方程组

6、法是用节点水压H表示管段流量q的管网计算方法。在计算之前，先拟订各节点的水压，此时已经满足回路方程的条件。管网平差时，是使连接在节点的各管段流量满足连续性方程，即J-1个的条件。解节点方程法的基本思想是：给各定流节点水头施加增量，并设法使各定流节点流量连续性方程得到满足。解管段方程组法解管段方程组法是直接解连续性方程和能量方程，据此求得各管段的流量和水头损失。再从已知节点水压求出其余各节点水压。即根据方程组：5.3环状管网的流量初分配一，意义：环状网流量初分配的目的是确定各管段中的流量并据以选择管径，因此成为管网水力计算的重要环节。二，分配原则应尽量循最短路线从配水源到

7、每一节点，以减少管线总长度和建造费用。另一方面，也不应使某些管段中的流量为零，以致环状网成为树状网。保证供水可靠性是流量合理分配的重要准则之一。管网流量分配应作到经济性和可靠性并重。5.3环状管网的流量初分配三，流量分配的步骤：1，定出管网的控制点；2，从配水源到控制点之间选定主要的平行供水线路。3，分配主要干管的流量，平行的管线中应尽可能的分配相似的流量，分配时应满足节点连续性方程。4，连接管的管径按干管损坏时所需转输的流量去确定。5.3环状管网的流量初分配四，环状网流量初分配的方法：1，均匀法；2，截面法；3，节点累计法；4，最短树法